Taw qhia rau Scanning Tunneling Electron Microscopy
Taw qhia
Kev sib kis ntawm electron microscope yog qhov tseem ceeb heev hauv kev soj ntsuam tag nrho cov qauv ntawm cov khoom, tab sis nws yog qhov nyuaj dua rau kev tsom xam ntawm cov qauv saum npoo, vim tias cov khoom siv hluav taws xob xa hluav taws xob tau txais cov ntaub ntawv los ntawm cov hluav taws xob hluav taws xob siab los ntawm cov qauv, xav txog cov qauv tshuaj. . cov ntaub ntawv sab hauv. Txawm hais tias scanning electron microscopy (SEM) tuaj yeem nthuav tawm qee qhov chaw saum npoo, txij li qhov xwm txheej electrons yeej ib txwm muaj lub zog thiab yuav nkag mus rau hauv cov qauv, lub npe hu ua "surface" txheeb xyuas ib txwm nyob ntawm qhov tob, thiab qhov sib cais kuj tseem muaj. cuam tshuam heev. txwv. Txawm hais tias Field Emission Electron Microscope (FEM) thiab Field Ion Microscope (FIM) tuaj yeem siv tau zoo rau kev tshawb fawb saum npoo, cov qauv yuav tsum tau npaj tshwj xeeb thiab tuaj yeem muab tso rau ntawm rab koob nyias nyias, thiab cov qauv kuj tseem tuaj yeem tiv taus. high-siv hluav taws xob teb, yog li ntawd nws txwv nws cov Scope ntawm daim ntawv thov.
Scanning Tunneling Electron Microscope (STM) ua haujlwm ntawm lub hauv paus ntsiab lus sib txawv kiag li, nws tsis tau txais cov ntaub ntawv hais txog cov khoom ntawm cov qauv los ntawm kev ua ntawm cov qauv nrog lub teeb hluav taws xob (xws li kev xa mus thiab tshuaj ntsuam xyuas electron microscopes), thiab tsis siv lub siab. hluav taws xob teb los ua kom cov electrons hauv cov qauv nce ntau tshaj tawm Cov emission tam sim no imaging (xws li teb emission electron microscope) tsim los ntawm lub zog ntawm kev ua hauj lwm yuav siv tau los kawm cov qauv ntaub ntawv. Nws yog imaged los ntawm kev tshawb nrhiav qhov tunnel tam sim no nyob rau saum npoo ntawm tus qauv, thiaj li mus kawm qhov nto ntawm tus qauv.
txoj cai
Scanning tunneling microscope yog ib yam tshiab ntawm microscopic ntaus ntawv kom paub qhov txawv ntawm qhov chaw morphology ntawm cov khib nyiab los ntawm kev kuaj xyuas cov tunneling tam sim no ntawm electrons hauv atoms ntawm cov khoom nto raws li lub hauv paus ntsiab lus ntawm tunneling nyhuv hauv quantum mechanics.
Vim lub tunneling nyhuv ntawm electrons, cov electrons nyob rau hauv cov hlau tsis yog kiag li nyob rau hauv lub nto ciam teb, uas yog, qhov ceev ntawm electrons tsis dheev poob mus rau xoom ntawm tus ciam teb nto, tab sis decays exponentially sab nraum qhov chaw; qhov lwj ntev yog li 1nm, uas yog ib qho kev ntsuas ntawm qhov chaw thaiv rau electrons kom dim. Yog tias ob lub hlau nyob ze rau ib leeg, lawv cov huab cua electron yuav sib tshooj; Yog tias qhov hluav taws xob me me tau siv ntawm ob lub hlau, qhov hluav taws xob tam sim no (hu ua tunneling tam sim no) ntawm lawv tuaj yeem pom.
Txoj kev ua haujlwm
Txawm hais tias cov kev teeb tsa ntawm scanning tunneling electron microscopes txawv, lawv txhua tus suav nrog peb qhov tseem ceeb hauv qab no: lub tshuab tshuab (daim iav lub cev) uas tsav cov kev sojntsuam los ua peb-dimensional txav txheeb ze rau qhov chaw ntawm cov qauv coj mus kuaj, thiab siv rau tswj thiab saib xyuas qhov kev sojntsuam. Lub tshuab hluav taws xob rau qhov kev ncua deb ntawm cov qauv thiab cov khoom siv rau kev hloov cov ntaub ntawv ntsuas rau hauv cov duab. Nws muaj ob hom kev ua haujlwm: hom tsis tu ncua tam sim no thiab hom siab tsis tu ncua.
Hom tam sim no tsis tu ncua
Lub tunneling tam sim no yog tswj thiab khaws cia tsis tu ncua los ntawm hluav taws xob tawm tswv yim circuit. Tom qab ntawd lub khoos phis tawj tswj hwm lub koob ntiv tes txhawm rau luam theej duab ntawm tus qauv saum npoo, uas yog ua kom lub koob taw qhia txav ob-dimensionally raws li x thiab y cov lus qhia. Txij li thaum lub qhov tam sim no yuav tsum tau tswj kom tsis tu ncua, qhov siab hauv zos nruab nrab ntawm lub taub hau thiab cov qauv saum npoo kuj tseem nyob tas li, yog li lub taub hau yuav ua tib yam nce thiab nqis nrog qhov nce thiab nqis ntawm cov qauv saum npoo, thiab cov ntaub ntawv qhov siab yuav raug cuam tshuam raws li. tawm los. Qhov ntawd yog hais tias, lub scanning tunneling electron microscope tau txais cov ntaub ntawv peb-dimensional ntawm tus qauv nto. Txoj kev ua haujlwm no tau txais cov ntaub ntawv duab dav dav, cov duab microscopic zoo, thiab siv dav.
Qhov siab qhov siab tsis tu ncua
Khaws qhov siab qhov siab ntawm rab koob tsis tu ncua thaum lub sij hawm scanning ntawm tus qauv; tom qab ntawd qhov kev ncua deb hauv zos ntawm lub koob taub thiab cov qauv saum npoo yuav hloov, thiab qhov loj ntawm qhov tam sim no kuv kuj yuav hloov raws li; qhov kev hloov ntawm lub qhov tam sim no kuv tau kaw los ntawm lub computer thiab hloov dua siab tshiab rau hauv Cov duab teeb liab tau tshwm sim, uas yog, scanning tunneling electron microscope micrograph tau txais. Txoj kev ua haujlwm no tsuas yog tsim nyog rau cov qauv nrog cov chaw tiaj tus thiab ib qho khoom siv.
daim ntawv thov
Lub hauv paus ntsiab lus ntawm tunneling microscope yog cleverly siv lub cev tunneling nyhuv thiab tunneling tam sim no. Muaj ntau tus "dawb" electrons nyob rau hauv lub cev hlau, thiab lub zog faib ntawm cov "dawb" electrons nyob rau hauv lub hlau lub cev yog concentrated nyob ze ntawm lub Fermi theem, thiab muaj ib tug muaj peev xwm barrier nrog lub zog siab tshaj lub Fermi theem. cov ciam teb hlau. Yog li ntawd, los ntawm qhov kev xav ntawm classical physics, "dawb" electrons nyob rau hauv ib tug hlau, tsuas yog cov electrons uas nws lub zog siab tshaj li ntawm ciam teb barrier, yuav khiav tawm ntawm sab hauv ntawm cov hlau mus rau sab nraud. Txawm li cas los xij, raws li lub hauv paus ntsiab lus ntawm quantum mechanics, dawb electrons nyob rau hauv cov hlau kuj muaj yoj zog, thiab thaum no electron yoj propagates rau cov hlau ciam teb thiab ntsib ib tug nto barrier, ib feem ntawm nws yuav kis tau. Qhov ntawd yog hais tias, qee qhov hluav taws xob uas muaj lub zog qis dua qhov chaw muaj peev xwm thaiv tau tuaj yeem nkag mus rau hauv cov hlau uas muaj peev xwm thaiv tau thiab tsim ib qho "electron cloud" ntawm cov hlau. Cov nyhuv no hu ua tunneling. Yog li, thaum ob lub hlau nyob ze (tsawg dua li ob peb nanometers), cov huab cua hluav taws xob ntawm ob lub hlau yuav nkag mus rau ib leeg. Thaum siv qhov hluav taws xob tsim nyog, txawm tias ob lub hlau tsis sib cuag tiag tiag, ib qho tam sim no yuav ntws los ntawm ib qho hlau mus rau lwm qhov. Qhov tam sim no hu ua tunnel current.
Qhov tam sim no thiab qhov av tiv thaiv yog qhov nkag siab zoo rau kev hloov pauv hauv qhov sib txawv. Txawm tias kev hloov pauv ntawm 0.01nm hauv qhov sib txawv tuaj yeem ua rau muaj kev hloov pauv tseem ceeb hauv qhov tam sim no.
Yog tias qhov kev sojntsuam ntse heev (xws li rab koob tungsten) siv los ntsuas qhov sib npaug ntawm qhov chaw hauv x thiab y cov lus qhia ntawm qhov siab ntawm ob peb feem kaum ntawm nanometers deb ntawm tus qauv du, txij li txhua lub atom muaj qee qhov loj, Qhov nruab nrab qhov sib txawv yuav sib txawv nrog x thiab y, thiab lub qhov dej tam sim no ntws los ntawm kev sojntsuam yuav txawv. Txawm tias qhov siab hloov pauv ntawm ob peb puas ntawm ib nanometer tuaj yeem cuam tshuam hauv cov dej ntws. Lub recorder synchronized nrog lub scanning sojntsuam yog siv los sau cov kev hloov ntawm lub tunneling tam sim no, thiab ib tug scanning tunneling electron microscope duab nrog ib tug daws teeb meem ntawm ob peb puas ntawm nanometers yuav tau txais.
